Clementina Teixeira et al As Rochas Ornamentais e os Minerais Sintéticos, vídeo nº1 UNIVERSIDADE TÉCNICA DE LISBOA INSTITUTO SUPERIOR TÉCNICO: Departamento de Eng. Química Centro de Química Estrutural Núcleo de Audiovisuais Gabinete de Apoio à Pós-Graduação AS ROCHAS ORNAMENTAIS E OS MINERAIS SINTÉTICOS Vídeo 1 Projecto financiado pelos Programas Ciência Viva I/II/III, Ministério da Ciência e da Tecnologia e PRODEP II FOCO, Formação Contínua de Professores, Ministério da Educação 1995-1999. Autora: Clementina Teixeira, Professora Auxiliar do IST
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Clementina Teixeira et al As Rochas Ornamentais e os Minerais Sintéticos, vídeo nº1
UNIVERSIDADE TÉCNICA DE LISBOA
INSTITUTO SUPERIOR TÉCNICO:
Departamento de Eng. Química
Centro de Química Estrutural
Núcleo de Audiovisuais
Gabinete de Apoio à Pós-Graduação
AS ROCHAS
ORNAMENTAIS
E OS MINERAIS
SINTÉTICOS
Vídeo
1
Projecto financiado pelos Programas Ciência Viva I/II/III, Ministério da Ciência e da
Tecnologia e PRODEP II FOCO, Formação Contínua de Professores, Ministério da
Educação 1995-1999.
Autora: Clementina Teixeira, Professora Auxiliar do IST
Clementina Teixeira et al As Rochas Ornamentais e os Minerais Sintéticos, vídeo nº1
Clementima Teixeira As Rochas Ornamentais e Os Minerais Sintéticos, Video 1
“As Rochas Ornamentais e Os Minerais Sintéticos”, vídeo nº1
Clementina Teixeira*, Departamento de Engenharia Química e Centro de Química
Estrutural, Instituto Superior Técnico, Av. Rovisco Pais, 1049-001 Lisboa Codex
Colaboradores: N. Lourenço, S. Matos, M. J. Rodrigues, P. Ferreira da Silva, N. Sousa
Música: Vivaldi, Concerto Nº12 in E Major for violin strings & basso continuo
(Allegro), L’estro Armonico, Media Music
As técnicas de cristalização têm mantido a sua importância em todos os domínios da
Química, quer à escala laboratorial, como técnicas separativas ou de purificação, quer
ao nível industrial na produção de produtos químicos de grande tonelagem, permitindo
o controlo da granulometria, velocidades de desidratação, pureza, a optimização das
condições de armazenagem, etc. Os processos de crescimento de cristais, por outro lado,
tiveram recentemente uma grande evolução: aparecem sistematicamente associados à
síntese química, na obtenção de monocristais de pequenas dimensões para
determinações de estrutura e na produção de uma vasta gama de novos materiais de
interesse tecnológico (monocristais de morfologia ou hábito modificado para aplicações
específicas, monocristais para óptica, compostos intermetálicos, semicondutores e
supercondutores, proteínas, polímeros, etc.).
Apesar do avanço tecnológico e da existência de aparelhagem muito sofisticada em
todas estas áreas, a cristalização pode ser introduzida experimentalmente e ao nível
básico, com grande simplicidade e de forma muito atractiva, utilizando, apenas,
substâncias que formem monocristais com relativa facilidade. É neste âmbito que se tem
vindo a desenvolver, desde 1994 e com bastante sucesso ao nível do ensino da Química
[1-12], a cristalização de sais iónicos e de outras substâncias sobre suportes rugosos
(rochas, conchas, arame e vidro), os quais estimulam fortemente o crescimento dos
cristais, devido ao facto de proporcionarem um elevado número de núcleos de
cristalização à sua superfície e de estabelecerem interacções muito fortes com os solutos
em solução. O método geral consiste em preparar, por aquecimento, soluções aquosas
saturadas de diversos sais iónicos, escolhidos entre aqueles cuja solubilidade aumenta
com a temperatura. Estas soluções tornam-se sobressaturadas por arrefecimento
controlado à temperatura ambiente, depositando o excesso de material dissolvido sobre
os suportes, na forma de cristais bem desenvolvidos e atractivos, podendo atingir
dimensões razoáveis (vários centímetros). Ao introduzir uma forte componente lúdica
nas preparações, e explorando a beleza magnífica dos cristais, aumenta-se a
receptividade dos alunos em relação a grande número de conceitos básicos, tais como:
Clementina Teixeira et al As Rochas Ornamentais e os Minerais Sintéticos, vídeo nº1
Reações em solução (ácido-base, precipitação, oxidação-redução e complexação); variação da
solubilidade com a temperatura, soluções saturadas, sobressaturadas, equilíbrio de
precipitação; processos para exprimir concentrações de soluções; sistemas de cristalização;
estado sólido e classificação de cristais etc..
Para além dos objetivos imediatos de ilustração de conceitos acima mencionados, este
método permite também proporcionar aos alunos um novo hobby: colecionar “minerais”
sintéticos por eles feitos, com cores e sistemas de cristalização muito diversificados,
semelhantes aos minerais e pedras preciosas que existem na Natureza, simulando a sua génese.
Este primeiro vídeo sobre o tema não tem grandes pretensões a nível didático: apenas
queremos partilhar com o espectador, de uma forma descontraída, uma sequência de imagens
que esperamos ser suficientemente motivadora para lhe despertar a curiosidade e convidá-lo a
procurar na nossa bibliografia mais informações sobre este método. No entanto, para que
possam desde já explorar alguns conceitos ligados à classificação de compostos e dos cristais,
deixamos uma listagem das suas fórmulas, neste folheto. A forma de preparar cristais de todos
os compostos que constam do vídeo, além de outros, encontra-se descrita nas várias referências
(e outras, aí citadas).
Ao nível do ensino secundário e básico, a cristalização sobre suportes rugosos pode ser
enquadrada em várias disciplinas, permitindo ao alunos fazer uma síntese e articulação de
conceitos de Química, Física, Mineralogia e Geologia, Matemática, Educação Visual e Estudo do
Meio. Em relação a protocolos, fichas exemplificativas, remetemos o leitor para as várias
referências bibliográficas, que cobrem as aplicações já feitas no âmbito das seguintes cadeiras
ou atividades: Técnicas Laboratoriais de Química, Blocos I e II, Técnicas Laboratoriais de
Geologia, Bloco I, Ciências da Terra e da Vida, Ciências Físico-Químicas, Química, Educação
Visual, atividades integradas na área-escola e Clubes de Ciência [3,5-7]. Ao nível universitário,
foi introduzido o tema em cadeiras do 1º ano de cursos de Química Geral de Engenharia, em
Laboratórios Integrados I e II do curso de Engenharia Química e, a um nível mais avançado e
ainda em curso, na cadeira de Projeto de Investigação Laboratorial do 5º ano de Eng. Química
do IST.
Finalmente, cumpre-nos alertar o público em geral, mesmo aqueles que desconhecem
as regras básicas da Química: a venda de minerais sintéticos solúveis em água é prática corrente
e negócio de algum vulto em muitos países como, por exemplo, Marrocos e Itália (Sicília). Muitas
coleções de minerais incluem algumas destas amostras que vêm batizadas com outros nomes,
misturadas com exemplares verdadeiros. Por exemplo, alúmen de potássio dopado com um
corante de cor amarela e recristalizado sobre vulcanitos é impingido aos incautos como uma das
formas alotrópicas de enxofre (a forma distorcida dos cristais cúbicos do alúmen pode ser
Clementina Teixeira et al As Rochas Ornamentais e os Minerais Sintéticos, vídeo nº1
confundida com a dos de enxofre ortorrômbico). Além da diferença nos sistemas de
cristalização, há as diferenças de solubilidade: ao contrário do alúmen, o enxofre não se dissolve
em água, o que permite de imediato detetar a fraude. Para além da burla, que já de si é
condenável, estas pessoas vendem gato por lebre e o gato pode ser perigoso: todos os produtos
químicos devem ser vendidos com rótulos apropriados, alertando os utentes para as suas
propriedades e perigos de manuseamento. Embora o alúmen de potássio não seja perigoso, ao
falsificar o rótulo está-se a cometer um ato criminoso: difundir a venda de produtos químicos
identificados com nomes errados e que podem ser nocivos à saúde. Tal é o caso do dicromato
de potássio microcristalino, pulverizado e colado sobre basalto (as pedrinhas do Etna) também
incluído na coleção!
Não é intenção deste trabalho fazer qualquer imitação de minerais, o que se comprova
pela utilização de conchas como suporte. Também não pretendemos incentivar ninguém a fazê-
lo: de facto, há casos em que o crime não compensa e, neste caso, somando todos os prós e
contras, estes minerais sintéticos, quando feitos nas condições apropriadas sem riscos para a
saúde de quem os faz por rotina, acabam por ficar mais caros do que a maior parte das amostras
naturais que se vendem no mercado. A nossa função é apenas convidar as pessoas para uma
prática estimulante, um hobby, se lhe quisermos chamar, que as irá reconciliar com a tão
detestada Química....
Agradecimentos:
Ao Ministério da Ciência e da Tecnologia, Programa Ciência Viva, Projetos P046, PII147 e
PIII189C.
Ao Programa PRODEP II-FOCO do Ministério da Educação, as Ações de Formação do Instituto
Superior Técnico, "As Rochas Ornamentais no Ensino da Química" e aos seus formandos, que
prepararam uma boa parte das amostras aqui incluídas.
À Fundação Calouste Gulbenkian, pela aposta na divulgação deste projeto no Colóquio Ciências.
À Sociedade Portuguesa de Química pela divulgação no respetivo Boletim.
À empresa SITAF pela colaboração preciosa na divulgação dos resultados nos kits “On the Rocks”
e no “Livro das Pedras”.
Aos alunos e às Professoras das Escolas Secundárias Manuel Cargaleiro e Palmela, que
prepararam dois dos exemplares mostrados neste vídeo.
Ao Núcleo de Audiovisuais do IST e em particular ao seu responsável, Luis Carlos Raposo, pela
competência (e paciência!) durante as muitas horas de filmagens e montagens apressadas.
Clementina Teixeira et al As Rochas Ornamentais e os Minerais Sintéticos, vídeo nº1
A todos a quem pedimos comentários para uma futura e melhor edição.
Este texto tem sido divulgado em pequena escala e sujeito a alguns aditamentos,
nomeadamente de atualização de bibliografia e de licenciamento da música. Parte das
imagens e fotografias impressas neste folheto são comuns às da referência 4. Algumas
das publicações da autora aqui listadas, contêm figuras que incluem essas mesmas